拨叉机械加工工艺规程及钻φ30孔夹具设计

拨叉机械加工工艺规程及钻φ30孔夹具设计,机械,加工,工艺,规程,30,夹具,设计 设计说明书 设计题目：拨叉零件的机械加工工艺及钻Φ30孔的夹具设计 设计者 指导教师 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 拨叉加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目 录 序 言 1 一 零件的分析 2 1.1零件的作用 2 1.2零件的工艺分析 2 二 工艺规程设计 3 2.1确定毛坯的制造形式 3 2.2基面的选择 4 2.3制定工艺路线 5 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 8 2.5确立切削用量及基本工时 8 三 夹具设计 17 3.1 问题的提出 17 3.2 定位基准的选择 17 3.3切削力及夹紧力计算 18 3.4 定位误差分析 19 3.5 夹具设计及操作简要说明 19 总 结 20 致 谢 21 参 考 文 献 22 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 拨叉的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 一 零件的分析 1.1零件的作用 题目所给的零件是拨叉。它位于变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ30孔与操纵机构相连，二下方的R52.5的则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。 1.2零件的工艺分析 拨叉共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 1. 以φ30作为定位基准 这一组加工表面包括：φ30的孔，以及其上下端面，上端面与孔有位置要求，孔壁上有一个M8螺纹孔。 2. 以φ30端面作为定位基准 这一组加工表面包括：φ30的孔的加工，叉口端面和叉口内侧面。 二 工艺规程设计 2.1确定毛坯的制造形式 考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。 2.2基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取φ30孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，用一个经过特殊加工的定位销定位，这样就限制了空间的5个自由度，又因为钻削时钻削力是向下的，因此上下的自由度不需要限制 精基准的选择应满足以下原则： （1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。 （3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。 精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 2.3制定工艺路线 制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 工艺路线方案一 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 1 铣 粗铣拨叉头2端面 2 铣 半精铣拨叉头左端面 3 钻 钻扩铰Φ30孔 4 钳 校正拨叉脚 5 铣 粗铣拨叉脚2端面 6 铣 铣叉口爪内侧面 7 铣 粗铣操纵槽底面和内侧面 8 铣 精铣拨叉脚2端面 9 钻 钻倒角，粗铰，精铰Φ8孔 10 钳 去毛刺 11 中检 12 热处理，拨叉脚2端面淬火 13 校正拨叉脚 14 检验 检验 工艺路线方案二： 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 1 铣 粗铣拨叉头2端面 2 铣 半精铣拨叉头左端面 3 铣 粗铣拨叉脚2端面 4 铣 铣叉口爪内侧面 5 铣 粗铣操纵槽底面和内侧面 6 铣 精铣拨叉脚2端面 7 钻 钻扩铰Φ30孔 8 钳 校正拨叉脚 9 钻 钻倒角，粗铰，精铰Φ8孔 10 钳 去毛刺 11 中检 12 热处理，拨叉脚2端面淬火 13 校正拨叉脚 14 检验 检验 方案一和方案二的区别在于方案一在先钻Φ30孔然后开始铣叉口内侧面，同时才端面和两侧面，叉口内侧面的采用粗铣加工和精铣加工，这样更有利于保证叉口2侧面和叉口内侧面的精度。综上所述，我们选择方案一 具体的工艺路线如下 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 1 铣 粗铣拨叉头2端面 2 铣 半精铣拨叉头左端面 3 钻 钻扩铰Φ30孔 4 钳 校正拨叉脚 5 铣 粗铣拨叉脚2端面 6 铣 铣叉口爪内侧面 7 铣 粗铣操纵槽底面和内侧面 8 铣 精铣拨叉脚2端面 9 钻 钻倒角，粗铰，精铰Φ8孔 10 钳 去毛刺 11 中检 12 热处理，拨叉脚2端面淬火 13 校正拨叉脚 14 检验 检验 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 拨叉生产类型大批量，铸造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（，φ30端面）。 查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表2.2～2.5，取φ54端面长度余量均为2mm（均为双边加工） 2. φ30孔 φ30孔的粗糙度3.2，查手册可知留余量2mm 3. 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 2.5确立切削用量及基本工时 工序：粗铣拨叉头2端面 1. 选择刀具 刀具选取端铣刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 决定铣削用量 1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为6kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则 按机床标准选取＝1000 当＝1000r/min时 按机床标准选取 3） 计算工时 切削工时：，，，则机动工时为 工序：半精铣拨叉头左端面 1. 选择刀具 刀具选取端铣刀，刀片采用YG8 ，，，。 2. 决定铣削用量 4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 5） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为6kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则 按机床标准选取＝600 当＝600r/min时 按机床标准选取 6） 计算工时 切削工时：，，，则机动工时为 工序：钻扩铰Φ30孔 工步一钻孔至φ28 确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工Φ28孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则 根据Z525机床说明书，现取 切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为 切削工时：，，，则机动工时为 工步二：扩孔 利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 根据机床说明书，选取 则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为 切削工时：，，，则机动工时为 工步3：铰孔 根据参考文献Ⅳ表2-25，，，得 查参考文献Ⅴ表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，，实际切削速度。 切削工时：，，，则机动工时为 工序：粗铣拨叉脚2端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 决定铣削用量 7） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 8） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则 按机床标准选取＝1000 当＝1000r/min时 按机床标准选取 9） 计算工时 切削工时：，，，则机动工时为 工序：铣叉口爪内侧面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 决定铣削用量 10） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 11） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则 按机床标准选取＝600 当＝600r/min时 按机床标准选取 12） 计算工时 切削工时：，，，则机动工时为 工序：粗铣操纵槽底面和内侧面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 决定铣削用量 13） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 14） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则 按机床标准选取＝500 当＝500r/min时 按机床标准选取 15） 计算工时 切削工时：，，，则机动工时为 工序：精铣拨叉脚2端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 决定铣削用量 16） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 17） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则 按机床标准选取＝800 当＝800r/min时 按机床标准选取 18） 计算工时 切削工时：，，，则机动工时为 三 夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 由指导老师的分配，决定设计的工序钻Φ30孔的夹具设计。 3.1 问题的提出 本夹具主要用于钻Φ30孔，粗糙度要求3.2，为此，需要考虑保证加工精度要求和如何提高生产效率上。我们采用外圆作为定位基准。 3.2 定位基准的选择 基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。 1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。 2. 工艺基准 零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。 （1）装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。 （2）测量基准 测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。 （3）工序基准 在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。 （4）定位基准 工件定位时所采用的基准，称为定位基准。 选择外圆和其端面作为定位基准，来设计本道工序的夹具，以V型块和挡销作为定位夹具，同时采用开口垫圈夹紧即可满足要求。 3.3切削力及夹紧力计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由《切削手册》得： 钻削力 式（5-2） 钻削力矩 式（5-3） 式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。 3.4 定位误差分析 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin=0.053-0.024=0.029 本工序采用V型块和定位销定位，工件始终靠近定位销的一面。由于本道工序要求不高，故应当能满足定位要求。 3.5 夹具设计及操作简要说明 使用V型块和定位销定位，手柄的压紧力即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用快换钻套，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快速地换下钻套。保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产。 总 结 这次设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。 这次设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。 致 谢 这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。 这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献 1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年 2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年 3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年 4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年 5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月 6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年 第 23 页 共 27 页